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저온 플라즈마를 형성하는 유전체 방전 반응기와 상기 반응기 내부에 충진된 메탄의 산화이량화(oxidative coupling of methane) 반응촉매를 포함하고,
유전체 방전 반응기는, 내부에 플라즈마가 형성되는 반응 실린더, 반응 실린더에 연결되는 전극 및 전극을 통해 반응 실린더에 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하며, 반응 실린더의 상단에는 메탄과 비활성가스의 혼합물이 도입되는 제 1 주입구가 형성되어 있고, 반응 실린더의 하단에는 산소가 도입되는 제 2 주입부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 유전체 방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 장치
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제 1 항에 있어서,
상기 산소가 도입되는 제 2 주입구가 형성되는 위치는, 반응 실린더의 하단에 충진된 촉매층의 상부인 것을 특징으로 하는 유전체 방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 장치
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제 1 항에 있어서,
상기 비활성가스는 헬륨 또는 질소인 것을 특징으로 하는 유전체 방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 장치
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제 1 항에 있어서,
상기 메탄의 산화이량화 반응촉매는 알칼리토금속산화물 담체 촉매 또는 제올라이트 촉매인 것을 특징으로 하는 유전체 방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 장치
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제 5 항에 있어서,
상기 알칼리토금속산화물 담체 촉매는, 알칼리토금속산화물을 담체로 하고, 알칼리금속산화물 또는 희토류금속산화물을 활성물질로 하는 것을 특징으로 하는 유전체 방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 장치
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제 6 항에 있어서,
상기 알칼리토금속은, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr) 및 바륨(Ba)으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유전체 방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 장치
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제 6 항에 있어서,
상기 알칼리금속은, 리튬(Li), 나트륨(Na) 및 칼륨(K)으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유전체방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 장치
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제 6 항에 있어서,
상기 희토류금속은, 란타늄(La), 세륨(Ce) 및 네오디뮴(Nd)으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유전체방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 장치
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제 5 항에 있어서,
상기 제올라이트 촉매는, 제올라이트 Y, 제올라이트 베타, 모더나이트(Mordernite) 및 페리어라이트(Ferrierite)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유전체방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 장치
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제 1 항에 있어서,
상기 메탄의 산화이량화 촉매는, 지르코니아, 산화철 및 티타니아로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상을 담체로 하여, 황산이온이 담지된 것을 특징으로 하는 유전체방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 장치
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제 1 항에 있어서,
상기 반응 실린더는 유리, 석영 및 세라믹으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 유전체 방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 장치
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제 1 항에 있어서,
상기 전극은 반응 실린더 내부에 위치하는 내부전극과 반응 실린더의 외벽을 둘러싸는 외부전극으로 구성되는 것을 특징으로 하는 유전체 방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 장치
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제 13 항에 있어서,
상기 내부전극은 와이어, 봉, 관 또는 스프링 형상의 금속 재질로 이루어지고, 상기 외부전극은 반응 실린더의 외벽을 둘러싸는 금속 박막 또는 금속 페이스트인 것을 특징으로 하는 유전체 방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 장치
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제 13 항에 있어서,
상기 외부전극에 있어서, 반응 실린더의 외벽을 둘러싸는 금속 박막은 구리 금속판이고, 금속 페이스트는 은 코팅인 것을 특징으로 하는 유전체 방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 장치
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제 1 항에 있어서,
상기 전원공급부에 의해 공급되는 전원은 교류 전압인 것을 특징으로 하는 유전체 방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 장치
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(a) 메탄의 산화이량화 반응촉매를 유전체 방전 반응기의 반응 실린더 내부에 충진하는 공정;
(b) 메탄과 비활성가스의 혼합물은 반응 실린더의 상단으로 도입하고, 산소는 반응 실린더의 하단에 충진된 촉매층의 상부로 도입하는 공정;
(c) 반응 실린더에 연결된 내부전극과 외부전극을 통해 전원을 인가하여 반응 실린더 내부에 저온 플라즈마를 형성하는 공정; 및
(d) 형성된 저온 플라즈마 상태에서 메탄을 분해시켜 C2 이상의 탄화수소로 전환시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유전체 방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 방법
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제 17 항에 있어서,
메탄과 산소의 유량비는 2 내지 15이고, 비활성가스는 2 내지 20%(v/v)로 희석하여 도입하는 것을 특징으로 유전체 방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 방법
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제 17 항에 있어서,
전원은 교류 전압인 것을 특징으로 하는 유전체 방전 및 촉매반응을 이용한 메탄 전환 방법
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